塑料模具设计教学改革与实践

刘志卫

【摘 要】随着制造业的发展需求，塑料模具设计已经成为高校机械专业的一门重要课程。如何培养满足社会需求的创新应用型人才，逐渐成为教学过程中的重点。塑料模具设计是一门专业性比较强的课程，需要与实践相结合，而传统的教学模式已经满足不了实际的需求。因此，我们对塑料模具设计课程教学模式进行了改革，实践结果表明教学效果得到了提高。

【关键词】塑料模具；模具设计；教学改革

Teaching Reform and Practice of Plastic Mold Design

LIU Zhi-wei

（College of Mechanical Engineering， Anhui University of Science & Technology， Huainan Anhui 232001，China）

【Abstract】With the development of the manufacturing industry， plastic mold design has become an important course in mechanical engineering. Thus， the focus of the teaching process is to cultivate innovative application talents to meet social needs， and the traditional teaching mode has not satisfied the actual demand because of plastic mold design is a specialized course， which needs to be combined with practice. Therefore， the teaching mode of plastic mold design course has been reformed， and the results show that the teaching effect is improved.

【Key words】Plastic mold； Mold design； Teaching reform

0 前言

现今衡量一个国家综合实力的统计方法已经由以往用钢产量替代为塑钢比，因此十三五也提出了以塑代木、以塑代钢、以塑代纸的节能高效的发展规划。我校机械学院以工程教育专业认证为契机，根据塑料模具行业的发展情况，以模具行业职业人才的岗位需求为导向，以提高人才培养质量为根本，结合我院特色专业建设的需要，以学生的实践能力为核心，针对我院专业课程《塑料模具设计》教学方式进行大胆的、创造性的探索实践，提出以理论教学和实践教学相结合、分组案例设计、综合考评的开放互动式教学模式。同时把CAD/CAE引入教学实践当中，旨在培养学生的综合创新能力，缩短企业需求与学生所学知识之间的差距，锻炼学生分析与解决塑料模具设计与制造工艺方面的工程实践应用能力，使学生就业后能快速的适应岗位。同时，引入塑料模具企业普遍应用的设计方法和经验，并且将塑料模具方面的最新科技动态与成果补充到课堂教学内容中，实现工学研的教学目的，以保证课程教学内容适应社会对人才培养的需要。

1 强化重点、合理运用多媒体教学

塑料模具设计课程理论性比较强，涉及种类较多，如果面面俱到，很难在有限的课时内讲完，而且缺乏重点，学生会感到枯燥无味，不仅无法去深入的理解模具，而且很难掌握模具工艺与设计，很容易导致理论不足实践亦不足的情况，难以达到理想的教学效果[1]。所以在教学的过程中，针对常用的典型注塑模具案例进行着重讲解，从零件的名称、作用到结构的设计，然后从简单模具到复杂模具逐步进行讲解，并着重讲解简单模具的应用和设计。由于模具的标准化程度较高，很多结构都很类似，因此在讲完简单模具结构以后，对36种模架结構和分类进行专门讲解，并在后续复杂模具讲解过程中由浅入深，在模架的基础上进行填充零件，这样学生很容易掌握复杂模具的结构，同时也符合现代CAD模具设计过程[2]。

现在出版的塑料模具教材为了便于表述模具的结构，基本上都是采用平面二维结构图例，然后配上大段的文字对模具的动作原理进行描述。本来很简单的一个动作，教师却要花大量的课堂时间去解释，而且面对着二维静态结构图，很难在短时间内让学生去理解模具的动作，而学生在课下也要花大量的时间去阅读文字并和图例进行对照，降低了学习效率。

现在高校基本都采用多媒体教学，很容易将抽象的知识形象化、静态的结构动态化，从而有利于提高教师的授课效率和降低学生的理解难度。我们在教授注塑模的时候，建立了相关的素材库，针对书本上的示例给出相关动态原理图，即使很复杂的动作，比如二次脱模机构，学生在看完动画后就很容易理解。这样教师就有更多的时间去讲解一些教材没有的知识，比如模具零件的选材、结构的设计和加工、以及在使用过程中出现的问题等，从而拓展了学生的知识面。同时还可以在多媒体上展示一些相关的实物模型，提高了学生的学习兴趣和积极性。另外，针对其它类型模具，比如压缩成型、压注成型、吹塑成型等，我们也采用多媒体的手段对其动作原理进行演示，增加学生对其它模具的认识，减少了这部分的课时量。此外，教材给出的大多是模具的主视图，而动、定模的俯、仰视图很少，从而造成许多学生在课程设计时只会画主视图，而动、定模的俯、仰视图画不出来，或者画出来有很多错误。面对这种情况，教师利用多媒体对模具的三维结构和动作进行演示，同时展示完整的、用于生产的典型模具工程图例，增加了学生对模具整体结构的了解和掌握。另外，我们准备针对现有的教学模式，编写一部理论知识和相关技能一体化设计、多媒体有机结合的教材，，比如在教材的每一个示例处附带一个二维码，通过移动APP扫描二维码就可以观看相关模具的二维和三维动作原理图，增加学生的学习效率和积极性。endprint

2 整合课程内容、加强实践教学

在以往的塑料模具设计教学过程中，主要是在课堂上传授课本上的理论知识，然后以考试的方式结课，很多学生都死记硬背，对模具认识不足，而在之后的课程设计时很难完成一副完整的塑料模具。现在很多模具行业都采用Pro/E、UG和SolidWorks软件进行模具设计，而且在很大程度上都是采用二次开发或第三方插件进行设计，比如EMX、MoldWizard、3DquickMold等三维模具设计插件[3]。学院虽然开设了Pro/E、AutoCAD课程，但都是独立授课，只讲一些基本的操作命令，脱离了模具设计本身，导致很多学生在毕业设计时却不会用Pro/E对塑料模具進行设计。学院之前虽然购置了上百套模具模型和一台注塑机，但都处于闲置状态，却并没有应用到具体的实践教学当中。学生在学完塑料模具课程后，并没有见到过模具实物，缺少对模具的感性认识，造成学生对塑料模具的认识停留在教材上的示例图上面，而对模具的整体三维结构一知半解。

料模具设计是一门实践性、应用型、专业性和综合性较强的课程。课程改革必须以塑料模具的实际工程应用出发，以培养生产与管理一线的技术应用创新型人才为目标。在教学改革过程中，根据现代模具设计方法，结合学校的课程特点和教学资源，对塑料模具设计和Pro/E应用两门课程进行合并，即去掉原先的Pro/E应用课程，增加塑料模具设计的课时和授课内容，并搭建相关的CAD/CAE仿真实验平台。同时，授课地点也从单一课堂变成以课堂为主，实验室为辅的教学模式。在理论教学之前，先带学生在实验室进行拆装实验，以提高学生对模具的感性认识，从而增加学生在理论课堂的参与意识。同时每个模具模型都有相应的编号，学生可以在仿真实验平台针对每种结构的模具动作原理进行观察。仿真实验平台是采用Pro/E对各个编号的模具进行实体建模，然后在ADMS里面设置运动副和动作参数，学生对模具的动作不仅可以整体进行观察，而且还可以调取某个零件的运动路径。教师在后续的课堂教学中，实践启发理论，针对每一种模型进行讲解，并且每次下课后学生都可以再次回到实验室进行拆装，在仿真平台进行动作观察，理论指导实践。另外，根据塑料模具设计课程的进度，运用Pro/E和ANSYS对典型模具结构进行三维造型设计和关键部件校核计算，比如在塑料模具课程中讲到成型零件的设计，然后紧接着在Pro/E中对模具进行分模，并采用ANSYS对模仁进行强度和刚度计算；讲到模架时，可以利用EMX进行演示，讲到斜导柱机构，利用EMX插件在Pro/E中对模具添加斜导柱机构，理论与造型设计交替进行，不仅能够加深学生对模具结构及其各部分零件之间的连接关系的认识，而且还能够了解和掌握现代模具设计方法的流程。另外，学院安排青年授课教师到附近的模具企业进行培训，增加青年教师的生产实践经验；同时在塑料模具设计课程结束后带领学生到模具企业进行生产实践实习，指导教师在现场结合课堂所学理论知识进行讲解，并分析生产过程中遇到的问题，加深学生对所学知识的认识，达到学以致用的目的。

3 改革考核形式、重视学习过程

在对学生进行考核时，淡化了以考试为目的的教学，我们从实践动手能力、实际技能应用和理论知识理解等多角度、客观、公平地评价学生对塑料模具设计内容的掌握程度和综合应用能力。在以往的塑料模具考核方面主要是以考试为主，出勤和作业为辅。考核形式比较单一，仅仅体现的是学生对塑料模具设计理论知识的掌握，并没有对学生的动手实践能力进行评价，而且在出勤方面点名会用掉一部分宝贵的课堂时间。传统的考核模式已经不适应该课程的教学需要。因此我们结合实践教学，在拆装实践过程中，让学生填写相关的拆装报告，提高学生动手能力和协作能力（比重20%）。另外让学生自选一件制品，运用Pro/E对模具进行三维实体造型，使理论与实践不脱节，将理论与实践有机结合，考察学生理论联系实际的能力，然后教师对学生所选模具的结构复杂程度及设计准确度进行评价（比重30%）。另外每次课教师会利用Ispring Suit在PPT中插入一些相关的课堂练习题，采用学习通APP在线抢答和签到。在活跃课堂气氛的同时，还能激发学生的学习积极性，让学生在学中做、做中学，同时还改变了传统的点名方式节约了宝贵的课堂时间。教师会根据学生课堂的活跃度和出勤率进行评价（比重20%）。通过改革考核模式，弱化了传统的理论考核形式（30%），使学生在学习过程中接受全方位考核，更真实地反映学生对塑料模具设计的掌握程度。考核内容的过程化、多样化、综合化，可以帮助学生系统地归纳学习内容，明确学习重点与要求，形成完整的知识体系。

4 结语

经过我们对塑料模具设计课程的改革，学生不再感觉塑料模具是一门苦涩、单调、难懂的课程，教材里的抽象知识在实践教学中均能找到具体的对应实物，增强了学生的学习兴趣和积极性，提高了学生的出勤率。课堂授课不再是教师的“单口相声”，而是教师和学生、学生和学生之间的互动课堂。且在之后的课程设计过程中，学生绘图的质量也提高了。另外，通过对塑料模具课程的改革，还培养了学生对塑料模具行业的兴趣，有的学生毕业时甚至选择了塑料模具这个行业，并且受到用人单位的好评。教学改革是一项艰苦、长期的工作，需要不断的探索和总结，而我们在这方面才刚刚迈出第一步，在以后的教学过程中我们一定不断探索和总结，使我们的教学内容不断丰富，教学方法不断完善，教学手段不断提高，进而激发学生的学习激情，培养出符合现代社会发展需求的人才。

【参考文献】

[1]史立峰.《注塑模具设计》课程教学改革与实践[J].辽宁广播电视大学学报，2012（2）：42-43.

[2]王宏亮.浅析CAD/CAE/CAM技术在现代塑料模设计制造中的应用[J].中国科技纵横，2016（2）.

[3]陈雪，孙丽霞，裴永存.以工程实践为导向的注塑模具设计课程改革与思考[J].科技致富向导，2010（10X）：20-20.

[责任编辑：朱丽娜]endprint